正铲液压挖掘机工作装置尺寸设计与验证方法

图1 正铲液压挖掘机工作装置
1.正铲液压挖掘机工作装置设计
根据给定的工作参数，如表1（以下单位均m）。

表1 工作参数
设计参数铲斗容量挖掘深度挖掘高度挖掘半径卸载高度
　4 3.29.529.067.91
为了方便工作装置的计算，现把工作装置简化为图2，并建立了以水平地面为横坐标，回转中心线为纵坐标的坐标系，各个绞点符
号分别由A、B、C、D、E、G、H、I、J表示，θ
1、θ
2
、θ
3
分别表示动臂
相对水平面的转角，动臂和斗杆的夹角，斗杆和铲斗之间的夹角。

得到液压正铲挖掘机工作装置机构简图。

如图2所示。

1.1 比拟法确定工作装置部分尺寸
比拟法：是借助于已有的大型液压正铲挖掘机的设计数据，以相似理论为基础，确定要设计的尺寸。

相似原理是通过对样机进行放大或缩小以及模型试验来确定实物结构参数、系列化产品的理
图2 机构简图
线型参数比例关系：3
1Y
L
L=
斗容量参数比例关系：Y
=
1
q
q
已知美国某公司的挖掘机的整机质量为63 t，备有前卸式容量q为3.8 m）铲斗，通过比拟法可以求解出
1
1
q
q
m
m
设计机斗容量
设计机斗容量
样机机质量
设计机质量
=
图3 极限位置关系
222
max 2max ()
arccos[
]
2gi A ab bg ab bg
L L R L X L L θ+−−−=××max R 为最大挖掘半径取9.06 m 代入解得θ2m a x =115 °。

同理可以根据最小挖掘半径求出θ2M I N =43 ° L 2 m i n =2.392、L 2 max =4.00
根据最大挖掘高度求得L AGM A X =7.19、θ1M A X =82.3 °
根据最大挖掘深度求得θ1M A X =64.9 °
2.由水平推压力确定L BE 的尺寸
假设挖掘机的工况作业为水平推压，及铲斗斗底紧贴地面沿停机面向前运动。

首先隔离斗杆和铲斗，如图
图4 挖掘机受水平推压力
对F点取力矩建立平衡方程：F 2e 2+F’3e’3=F a r 2
图5 挖掘机转配图
如图，根据以上所计算得到的尺寸值在Sol idworks建立三维装配图模型，并附上适当的转动和移动副，通过鼠标移动挖掘机的各个部件位置即可大致检测出设计的工作尺寸是否合理。

通过已有的样机的对比，该设计的尺寸与样机的尺寸相差不多。

由此可知此设计的方法较为合理。